西门子模块6ES7223-1PM22-0XA8物优**

西门子模块6ES7223-1PM22-0XA8物优**

在制造业现代化高速发展的今天，生产的率和产品的高质量要求使得一些高精度电气系统和高性能自动控制系统应运而生，同时也使许多普通电气控制系统难以解决的问题变得相对的简单一些，并且在很大程度上增加了自动控制系统的稳定性。三菱电机有限公司目前推出的q系列plc以及q系列运动控制器q172cpun和q173cpun就是专门针对需要高精度电气控制的产品。下面对q系列plc以及q系列运动控制器系统和三菱驱动伺服（mr-j2s-口b）以及机械结构介绍如下：

连轴压模设备工艺

工艺简介

该设备是压模生产厂家自行开发的三轴伺服高速高精度同步连轴压模机组。但根据加工不同产品和相应的工艺以及控制精度的需要，该设备实际由5个伺服轴和1个变频主轴组成。中间3个伺服轴为连轴同步轴。在中间三轴伺服同步连轴压模机组前后分别有1个伺服放料轴和伺服收料控制轴，分别用于在自动控制过程中的放料动作和收料动作。压模的模具由变频主轴直接驱动，由于压模模具下压进行压模加工动作时，被加工的物料必须静止地保持在加工台面上才能保证加工物料的高精度和高稳定性。因此系统的生产过程中，被加工的物料动作并不是连续的;而是断续的。经过一高速高精度定位后就静止停在被加工台面上等待压模动作。这样一来加工的物料之间虽然有张力但很难被准确出来，这就增加了控制的难度。于是在三轴伺服同步连轴压模机组前后的伺服放料轴和伺服收料控制轴分别加了位置检测开关，用来模糊控制放料和收料之间的张力，而没有采用压力传感器来检测压力进行控制张力。

当整个系统较初启动时，变频主轴首先得到启动命令旋转起来，并负责给模具一和模具二直接提供动力驱动。在变频主轴的轴承上套轴连接了一个高速光电位置开关，用于变频主轴的旋转次数，也就说变频主轴每旋转一转，高速光电位置开关就给出一个高速脉冲信号给q-plc。q-plc将其传送给运动控制器。运动控制器利用这一个高速光电脉冲信号作为同步一、二、三轴的位置同步控制启动信号。进行高速同步定位控制，高速同步定位控完成后。由q-plc程序控制过程中输出一个定位完成信号，定位完成信号作为模具一和模具二的向下压模动作启动信号，压模动作动作完成后，模具一和模具二自动返回。等待下一个周期的到来。

放料轴收料轴控制

放料轴和收料轴则采用速度控制，放料轴到物带在检测一位置时，则启动速度控制，当放料轴检测到物带在检测二位置时，则停止速度控制。收料轴也采用速度控制，收料轴到物带在检测二位置时，则启动速度控制，当放料轴检测到物带在检测一位置时，则停止速度控制。利用这样方式可以不考虑放料和收料轴的半径的改变。

系统硬件配置

该系统采用了三菱公司的q系列plc（q02cpu）和motion运动控制器（q172cpun）作为整个系统的电气控制部分。q02cpu主要用于协调整个控制程序的运行和管理，q172cpun运动控制器作为系统的运动控制处理器，协调和控制整个系统的运动定位控制。a970got-tba-ch人机界面主要用于控制数据的输入和显示。

伺服放大器采用了三菱电机mr-j2s-40b，该伺服放大器具有sscnet高速串行总线通讯完全同步功能，控制器和伺服放大器之间的通讯循环时间较长为0.888ms。这样一来可以确保整个系统的高速响应和控制精度。

q系列的运动控制器的功能

q系列的运动控制器采用运动sfc**编程软件编程，如图4所示。该软件采用流程图形式编程。编程介面形象、直观、易懂。十分适合初学者使用。并且其功能强大。主要分为实模式和虚模式二种形式。

实模式

实模式下提供了6种原点回归方式：

近点dog型;计数型;数据设置型;dog支架型;停止器停止型;限位开关混合型。

另外在实模式下还有各轴jog操作功能以及多种速度控制功能和多种定位控制功能，并且实现较多四轴插补控制。

虚模式

虚模式下提供了多种传递模块和输出模块。其中传递模块有以下四种：

齿轮输入模块;离合器输入模块;变速机输入模块;变速齿轮输入模块。

输出模块有以下四种：

滚简输出模块;滚珠丝杆输出模块; 回转台输出模块;凸轮输出模块。

在虚模式下可以设置虚模电机进行多轴同步控制。

v.1电机为虚拟电机。可以通过虚模式程式对其进行速度控制和定位控制，从而实现其虚轴上的3个电机的高速高精度同步控制。

在q系列运动控制器的sfc**编程软件编程过程中实模式和虚模式很容易地被用户切换。可以灵活地现实多功能的复杂控制。

调试和用户反馈

当客户将电气设备和机械设备安装完毕后，经检查无接线错误后**次上电，伺服电机动作并不是很理想，个别电机有轻微的抖动。可以用setup161e调试软件进行细致的调试。增加其滤波功能，提高伺服电机的响应频率。确保整个系统高速、稳定地运行

1 引言

物流控制系统集现代物流技术、仓储技术、自动化技术于一体，是cims中的重要环节，在国外已经得到较广泛的应用，该技术也正在逐渐地应用于我国许多行业中。在美国、德国和日本，逐渐成为机械制造业中较大的分枝之一。整个系统的主要设备有：全自动堆垛机、四自由度机械手、立体仓库、辊道输送机。

2 硬件组成

本系统共采用3台辊道输送机，其传动采用交流变频调速系统（分别由西门子420系列交流变频器控制）。每条辊道的前后皆装有光电传感器，其作用是确认控制对象（以小实心物块代替）的所在位置。当有物体通过时，传感器所连接的继电器瞬间收到脉冲信号，从而确认其位置。皮带设计为既可正转也可逆转，速度也分为高速及低速两档，在辊道中间我们还接入了各种传感器作为自动识别信息元件，如条码读入器、铁/非铁识别传感器、颜色识别传感器等。在物体传送过程中，物体的质地直接在铁/非铁识别传感器上显示，颜色识别也是直接显示，而读入的条码将输入至计算机或plc中，作为物体区别于其他物体的代码存入物流信息系统。在此设计中，采用vb编写一段程序以实现条码信息与pc相连接。其中变频器是整个辊道控制中较重要的环节。

2.1 变频器的控制方式及参数设定

变频器micromaster420是用于控制三相交流电动机速度的变频器，具有很高的运行可靠性和功能的多样性，其脉冲宽度调制的开关频率是可选的，因而降低了电动机运行的噪声，全面而完善的保护功能为变频器和电动机提供了良好的保护护特性。

性能特性：

磁通电流控制fcc改善了动态响应和电动机的控制特性

快速电流限制fcl功能实现正常状态下的无跳闸运行

内置的直流注入制动

复合制动功能改善了制动特性 l 多点v/f 特性

加速/减速斜坡特性具有可编程的平滑功能

具有比例积分pi控制功能的闭环控制

（1） 用基本操作板bop进行调试

利用基本操作面板bop可以改变变频器的各个参数，bop具有7段显示的五位数字，可以显示参数的序号和数值报警和故障信息以及设定值和实际值参数的信息，不能用bop存储。

参数　 说明 缺省值

p0100 运行方式欧洲/北美 50 hz kw 60hz hp

p0307 功率（电动机额定值） kw hp

p0310 电动机的额定频率 50 hz （60hz）

p0311 电动机的额定速度 1395（1680）rpm ［决定于变量］

p1082 较大电动机频率 50 hz（60hz）

控制方式（p1300）

micromaster420变频器的所有控制方式都是基于v/f控制特性下面各种不同的控制关系适用于各种不同的应用对象：

线性v/f 控制 p1300=0，可用于可变转矩和恒定转矩的负载例如带式运输机和正排量泵类。

带磁通电流控制fcc的线性v/f控制p1300=1，这一控制方式可用于提高电动机的效率和改善其动态响应特性。

抛物线平方v/f控制p1300=2，这一方式可用于可变转矩负载例如风机和水泵。

多点v/f控制p1300=3

（2） plc控制系统

除了用面板控制外，也可以采用用plc直接编程进行对辊道启停、正反转、及皮带转速的控制。

作者采用omron公司生产的c200he型plc，在这项设计中采用一个id212直流输入单元模块，一个od212晶体管输出单元模块和两个d/a模拟量输出模块。模拟输入信号源采用输入电压：0至10v，分别通过d/a模块的输出端接到变频器的3、4端子上控制辊道输送带的转速。具体软件编程见以下部分。

（3） 光电传感器

光电传感器是外部触发开关或者说是经过夹袭经过辐射来感应的开关，具体的说，光电传感器受激后由一透光元件变成不透光元件。它不但性能优越，而且非常容易安装，设定/调整，操作和维护。它包括微小的电子元件，在简单的高质量监控应用场合，能够通过它的模拟输出很快地刷新数据提交给plc处理。当有物体通过时，利用光的反射性质产生信号通过控制柜送到plc的输入模块，通过上位机编程来控制货物的运行。

3 软件部分

3.1 货物进出的控制流程

首先介绍一下要完成的进出货物控制的流程：当辊道1上的进货侧光电开关有信号的时候，自动开启辊道电源，选择自动手动开关，启动辊道1运行（选择正/反转，选择高/低速）。货物经过条码扫描传感器（选择辊道2时经过金属/非金属识别传感器和颜色识别器）时，将条码值（或金属/非金属识别信号，颜色识别信号）读入plc，通过dp网络分别送到机械手控制﹑堆垛机控制plc中，机械手和堆垛机根据条码信号（或金属/非金属识别信号，颜色识别信号）运行，完成货物的入库识别（或金属/非金属识别信号，颜色识别信号）定位操作。

下面以一个辊道为例介绍一下软件编程，表2是辊道1输送机部分高速运转情况下的i/o（输入/输出）表，其它辊道以及低速运转的控制与之相同。

1 引言

某火炮发射车为了提高命中率，在发射火炮前，必须先进行承载平台的调平。承载平台由四条支腿和四个轮胎支撑，为了保证调平后水平度的稳定，调平时首先让轮胎离地，只让四条支腿支撑平台，以克服轮胎变形引起的平面变化。要实现自动调平，就必须使电气控制系统和液压系统在计算机的控制下，成为一个**的整体，协调、、准确地运行。平台控制的关键技术是调平算法的选择和自动调平技术的实现。我们使用了2个水平传感器，分别检测前后和左右的倾斜度，而每个支腿的升高都可能引起它们的变化，因此从控制系统来看，这是一个多输入多输出的强耦合的动态过程［1］。

火炮发射平台应该满足以下要求：

（1） 调平后，平台由四条支腿支撑并与车体脱离;

（2） 调平过程应在短时间内完成，并满足精度指标的要求;

（3） 平台调平后，应进行锁定以保证平台的状态至少24小时不变。

为了提高火炮的机动性，我们研究开发了plc控制的自动调平系统，这种系统调平时间短，调平精度高，操作简单可靠，对提高火炮的机动性能具有重大意义。

2 四点式平台的调平方法

图四点式承载平台示意图。按照对称矩形方式，采用4个垂直油缸来支撑平台。这种支撑形式具有稳定性好、抗倾覆能力强等优点，因此被广泛用于机动火炮的发射过程［2］。

调平系统中水平传感器安装如图2所示，水平传感器与平台的一条对角支点连线平行安装。平台有4个支点，平台重心不在两水平传感器交叉点上。如图2所示，2个方向倾角为α和β，传感器夹角为γ，则平台的倾斜度θ可以由α和β合成为：

如果2个方向的控制精度为±δ，则调平后平台的水平误差为：

从（2）式可以得到，控制度δ一定，当γ=90°时，平台的水平误差θ取较小值，因此在大多数的调平系统中，两个传感器都互相垂直安装。此时也就是说，两边的水平控制度应为整个平台水平控制度的，比如要求整个平台的倾斜度为2′，则控制时2个方向的控制度应该为。

根据水平传感器测出的水平倾角可以判断出4个支承点的高低，找出较高点，按照“只升不降”的原则，采用升调平技术，把其他3个支点升高至与较高点处于同一水平面后，调平过程结束。其技术关键是如何根据2个水平倾角决定各支点应该升高的高度，以及采用哪种方法去精确控制各支点升高的高度。

3 调平的plc实现及系统构成

由于plc的高可靠性和接口的简易性，使用plc实现自动调平是一种很好的方法。定较高支点高度为a，某一支点高度为b，按照升调平方法，则b点需要升高的垂直高度为ab，我们可以用下面的公式计算出该支腿升高ab时所需要的脉冲数n，从而控制该支腿升高的高度，达到调平目的。

式中δp是产生1mm位移的固定脉冲，可以用实验方法精确测出支点升高1mm所需的时间，编程控制加于液压开关的脉冲个数就可实现要求的位移。

本系统选用德国siemens公司的simatic s7-300系列的plc作为主控元件，其结构框图如图3所示。该plc系统包含电源模块、cpu模块、模拟量输入（ai）模块、数字量输入（di）模块和数字量输出（do）模块［3］。通过2个水平传感器检测平台的左右倾角和前后倾角是否满足精度。出的倾角信号经相敏整流电路后送给模拟量输入模块。模拟量输入模块用来输入水平检测信号，自动完成a/d转换，然后送给cpu模块，与给定水平度进行比较。cpu模块作为控制器，可以发送各种控制命令，接收并处理各种数据，对整个系统进行协调控制。cpu模块输出的控制量通过数字量输出模块，控制各支腿继电器动作，从而可以控制各支腿的升降，达到调平目的。液电压力开关可以检测各个支腿是否着地，避免虚腿调平。支腿着地时，对应的液电压力开关就会闭合，数字量输入模块对应的输入信号就为高电平;反之，支腿悬空时，对应的输入信号就为低电平。cpu模块根据读入的数字量做出相应的处理。

4 系统的工作过程

本系统的工作过程与系统的软件流程相对应，分为四大模块，分别是：差动着地模块、手动调平模块、自动调平模块、自动撤收模块。根据平台的倾斜度，整个调平过程分为粗调和精调，倾斜度大于5°时，系统粗调，各支腿的动作速度较快;倾斜度小于5°时，系统精调，各支腿的动作速度较慢。其工作过程为：

（1） 启动电机，送启动信号给plc;

（2） plc接收到启动信号，执行程序;

（3） 差动放腿40s，保证所有调平支腿着地;

（4） 根据操作指令，执行调平过程：

·按下“手动调平”键，则根据发出的各支腿升降指令进行调平;

·按下“自动展开”键，系统自动读入水平传感器的倾角，判断倾斜度，自动进行调平。采用升调平技术，根据读入倾角值，判断较高点，计算各支点需要升高的高度，用（4）式计算出所需脉冲数，然后把它对应加到各支腿，控制它们的高度，达到调平目的;

（5） 调平过程结束，发射车可以发射火炮。需要撤收时，按下自动撤收键，系统自动撤收所有调平支腿。

5 技术要求与试验结果

本调平系统的技术参数要求是：

（1） 调平精度≤2′

（2） 调平时间≤3min

（3） 保持稳定状态24h不变

试验证明，该系统达到了指标要求，调平时间小于1min，调平精度在2′以内，稳定性满足要求。本调平系统已调试完成，经过多次实验，命中率比较高，取得了令人满意的效果。

概述

本例说明如何以自由协议实现S7-200与M20 GSM Modem的通信。可实现的功能为：当M20收到GSM短信息时，可以自动向发送方回发一条短信息，信息的内容由用户自行定义。

AT指令：

本例中使用的AT指令主要有四个：

短信息格式选择指令CMGF

---- M20支持两种格式的短信息，PDU格式和TEXT格式。

---- AT+CMGF=0 设置短信为PDU格式（默认）

---- AT+CMGF=1 设置短信为TEXT格式

---- 本例中将使用TEXT格式，因此必须对M20进行初始化。

读短信息指令CMGR

---- 指令格式为：AT+CMGR=《 index 》，index一般为1到15的整数，视SIM卡的容量而定，它表示所要阅读的短信息在SIM卡中的存储位置。在本例中，由于收到的短信息在阅读后都会被删除，因此每次收到的短信息都会被保存到**个存储位置，在收到短信息后，用AT+CMGR=1即可阅读。

发送短信息指令CMGS

---- 指令格式为：AT+CMGS=《 da 》，da为目标手机号，如“”。M20接到指令后返回一个“〉”提示输入短信内容，短信内容以CHR（26）结束。

        删除息指令CMGD

---- 指令格式为：AT+CMGD=《 index 》，index与读指令中的index含义相同。本例中使用AT+CMGD=1来删除收到的息。

---- 注：所有的指令都以CHR（13）作为结束

PLC程序执行过程：

---- PLC在**次扫描时执行初始化子程序，对端口及RCV指令进行初始化，并向M20发送AT+CMGF=1设置短信息格式为TEXT格式。初始化完成后，运行RCV指令使端口处于接受状态。

---- 当M20收到短信息时，会发送 +CMTI： “SM”， 1 在PLC的接收完成中断中判断CMTI这四个字符来对M1.0进行置位，在主程序中通过该标志位调用ReadSMS子程序。

---- ReadSMS子程序中执行的操作为：复位子程序的触发条件（复位M1.0），置位M0.0，停止端口的接收，然后向M20发送AT+CMGR=1阅读收到的短信息。置位M0.0的目的是在发送完成中断中判断是哪个子程序执行了发送操作，从而重新对RCV指令进行设置，以接收Modem返回的信息（其他的子程序也采用了相同的做法：SendSM1的触发位为M1.1，子程序执行时置位M0.1；SendSM2的触发位为M1.2，子程序执行时置位M0.2；DelSM的触发位为M1.3，子程序执行时置位M0.3；ReSend的触发位为M1.4，子程序执行时置位M0.4）。Modem在接收到AT+CMGR=1后会将收到短信息的内容发送给PLC，信息的格式为：

---- +CMGR： “REC UNREAD”，“+86”，，“02/03/05，13:44:12+32”

---- CALL ME

---- OK

---- 其中“CALL ME”为短信息的实际内容，该信息转换为十六进制的形式为：

---- 0D 0A 2B 43 4D 47 52 3A 20 22 52 45 43 20 55 4E 52 45 41 44 22 2C 22 2B 38 36 31 33 38 30 31 31 38 34 32 38 36 22 2C 2C 22 30 32 2F 30 33 2F 30 35 2C 31 33 3A 34 34 3A 31 32 2B 33 32 22 0D 0A 43 41 4C 4C 20 4D 45 0D 0A 0D 0A 4F 4B 0D 0A

---- 这样，在发送完成中断中，以M0.0为条件，将RCV指令的接收的起始字符设置为空格符CHR（32）（十六进制的20）用以接受M20发送的短信息内容。在接收完成中断中，用接受缓冲的**个字节等于CHR（32）来触发SendSMS1子程序。

---- SendSMS1子程序将从收到短信息的内容中提取出发送方的电话号码，并向M20发送AT+CMGS=“发送方号码”，Modem在接到该指令后返回的信息为：

---- 》

---- 对应的十六进制形式为：

---- 0D 0A 3E 20

---- 其中0D 0A为不可显示字符，20为空格符

---- 这样，在发送完成中断中以M0.1位条件设置接收的起始字符为“〉”CHR（62）用以接受M20发送的提示信息。在接收完成中断中，用接受缓冲的**个字节等于CHR（62）来触发SendSMS2子程序。

---- SendSMS2子程序将所要发送的内容加上结束字符CHR（26）发送个给M20。如果短信息正确发送，M20返回 +CMGS： xxx（xxx为该SIM卡已发送的数量）；如果信息未能正确发送，则M20返回 +CMS ERROR。在接收完成中断中，用CMGS来触发DelSMS子程序，用ERROR来触发ReSend子程序。

---- DelSMS子程序向M20发送AT+CMGD=1用来删除收到的息，ReSend子程序重新发送SendSMS1中的指令AT+CMGS=“ 发送方号码”。